高斯-谢尔模型光束通过非线性介质后的光强分布.pdfVIP

第29卷 第3期 华侨 大学学报 (自然科学版) Vo1．29 No．3 2008年7月 Journal of Huaqiao University(Natural Science) Ju1．2008 文章编号： 1000—5013(2008)03—0353—04 高斯一谢尔模型光束通过非线性介质后的光强分布 亓红群，蒲继雄，刘永欣，石丽芬 (华侨大学信息科学与工程学院，福建泉州362021) 摘要： 根据高斯一谢尔模型光束在自由空问中传输的特性，研究它在穿过非线性介质后的衍射光强．数值模 拟表明，穿过非线性介质后，高斯一谢尔光束的光强变化受到光束的相干度和通过非线性介质后产生的附加相 移的共同影响．对应于同样的部分相干光，相同的条件下大的附加相移能够增强相干度对光强的影响，使光强 、，．．．． ●●． ． 曲线发生明显的波动；对应于确定的附加相移，相干度大的光束光强曲线变化更为明显．随着传输距离的增 大，不同附加相移的光束光强大小发生变动，附加相移最小的光束光强最后将大于附加相移最大的光束光强． 关键词：部分相干光；相干度；z扫描；高斯一谢尔光束；附加相移 中图分类号：O 436 文献标识码：A Z扫描技术作为测量非线性介质非线性吸收系数和折射系数的一种方法，它比非线性干涉法、四波 混频等测量非线性折射率的方法更具有方便、灵敏的特点[1 ]．自1989年Sheik—Bahae等[3 ]提出来Z 扫描技术后，它得到迅速的发展，并逐渐应用于一些非线性复合玻璃、半导体材料和有机染料的研究．然 而，目前在分析Z扫描实验时，均是把激光看成是一个完全相干光，得出相应的非线性介质透过率及衍 射光强[8 ．实际上，实验用的激光是部分空间相干光，但忽略了空间相干度，因此对于部分空间相干光 在考虑相干度时对实验结果会有什么影响不清楚．本文采用高斯一谢尔模型(GSM)光束，根据高斯一谢尔 模型光束在自由空间中的传输特性，通过数值模拟，对高斯一谢尔光束穿过非线性介质后的不同距离处 的衍射图样进行研究，得到光强的分布形式． 1 理论分析 图1为实验的装置图．高斯一谢尔模型光束的光强工 曰 和复空间相干度 都由高斯函数表征 为 I(r,O)一Ioexp[一 ]， (1) (rl--r2,0)一exp[一 图1 z扫描装置示意图 在式(1)中，Wo，ar0分别为光源光斑大小和相干长度．光束 g·1 lhe xperiiTIen协ls 一 P of Z-scan 在自由空间经Z距离传输后，到达介质的入射面．这时，它的交叉谱密度函数可以表示为 挖] r2， )一工。 expE一 ]expE一 ]expE ]． (2) 在式(2)中，伽( )一wo El+( az) (去+ )]专， ( )===ao El+( 2z) ( + )]{，R( )=== El+ ( ) ( + )]_。．其中，伽( )， ( )，R( )分别为高斯一谢尔光束在z处的束腰宽度、相关长度和等 相位面曲率半径．光束在穿过厚度为L的非线性介质时会产生非线性相移．在非线性介质的出射面， 收稿日期： 2007—11一O6 作者简介： 亓红群(1982一)，男；通信作者：蒲继雄(1962一)，男，教授，主要从事光束传输与非线性光学的研究．E_ mail：jixiong@hqu．edu．cn． 基金项目： 国家自然科学基金资助项目；福建省自然科学基金资助项目(AO51OO18) 华侨大学学 报(自然科学版) 2008正 光束的交叉谱密度函数可表示为 V (rl，r2， )一W (rl，r2，z)exp(--aL)exp[iA